[發明專利]針對弱面層理走向與隧道開挖方向平行或小角度相交情況下的定向加固方法

在審

• 申請號: 202210049122.4
• 申請日: 2022-01-17
• 公開（公告）號: CN114483132A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 楊自成;白皓;徐迪;潘文韜;吳枋胤;楊文波;王飛;余濤;孟海龍;楊朝棟;彭撞;張龍;荊睿卓;聶杞連;曾楠
• 申請（專利權）人: 四川綿九高速公路有限責任公司;西南交通大學
• 主分類號: E21D20/02
• 分類號: E21D20/02;E21D21/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種針對弱面層理走向與隧道開挖方向平行或小角度相交情況下的定向加固方法，具體包括針對弱面層理走向與隧道開挖方向平行或小角度相交情況下不同大變形等級與平面層理角度的錨桿定向加固方法以及針對弱面層理走向與隧道開挖方向平行或小角度相交情況下不同大變形等級與平面層理角度的超前小導管定向加固方法。本發明現場勘測層理角度并根據現場情況判定大變形等級所消耗成本極低，在不增加錨桿、超前小導管數量的情況下，通過對其角度的優化，實現了反映層理特性的定向加固方法，從而能更好控制層狀軟巖大變形隧道圍巖變形。

技術領域

本發明涉及地下工程技術領域，特別是一種針對弱面層理走向與隧道開挖方向平行或小角度相交情況下的定向加固方法。

背景技術

隨著國家交通網逐漸向山區蔓延，在我國山區修建了大量的山嶺隧道，山嶺隧道所面臨的環境較為險惡，常常面臨各種不良地質環境。層狀軟巖就是一種典型的不良地質環境，層狀軟巖強度低，層理之間連接差，具有明顯各向異性及流變特征，在高地應力等不利因素作用下發生不同程度的軟巖大變形，將造成初支開裂，混凝土掉塊，鋼拱架扭曲變形，掌子面遛塌以及變形侵限等問題，嚴重危害隧道的施工及安全，因而有必要采取措施控制軟巖大變形。

目前針對軟巖大變形隧道，發明與研究主要從新型的超前加固及支護方法與設備出發，也有發生大變形后采取相應處置措施與方法的發明與研究，大多只從施工階段進行考慮，沒有全面考慮前期勘察、設計以及施工的一體化方法，錨桿以及超前小導管這兩種主要支護手段在層狀軟巖大變形隧道中理應發揮更大的作用，而目前的研究與發明對錨桿及超前小導管在軟巖大變形的作用發掘有限。

針對層狀軟巖，當平面層理角度變化時，隧道圍巖及支護結構受力變形特征也會發生相應變化，目前針對不同平面層理角度，采用的錨桿以及超前小導管設計方案一致，未考慮層理角度對隧道帶來的影響，對錨桿以及小導管進行優化設計。

發明內容

本發明的目的是要解決現有技術中存在的不足，提供一種針對弱面層理走向與隧道開挖方向平行或小角度相交情況下的錨桿或超前小導管定向加固方法。

為達到上述目的，本發明是按照以下技術方案實施的：

一種針對弱面層理走向與隧道開挖方向平行或小角度相交情況下的定向加固方法，具體以下步驟：

S1、對隧道內的地質情況進行探測，并在隧道施工過程中及時反饋隧道的施工信息與施工效果，針對層狀軟巖，主要探測其平面層理角度θ，并根據圍巖地質情況及現場施工情況，判斷大變形等級；

S2、依據錨桿盡可能垂直層理的原則，設定不同大變形等級與平面層理角度的錨桿定向加固優化設計方案；或從增大超前小導管與平面層理之間的角度出發，讓超前小導管在平面層理內的投影盡可能垂直，以此設定了不同大變形等級與平面層理角度的超前小導管定向加固優化設計方案；

S3、根據實際圍巖情況，建立三維FLAC數值計算模型，根據地應力反演結果推得不同大變形等級下的地應力數值；將錨桿或超前小導管定向加固后的效果與未定向加固的設計方案進行對比，在數值模擬中驗證錨桿或超前小導管定向加固的作用；

S4、最終確定不同大變形等級與層理角度的錨桿或超前小導管定向加固方案，并用于指導后續施工；

S5、在現場施工時，加強錨桿或超前小導管定位以及精確控制錨桿或超前小導管施作角度。

進一步地，所述步驟S1中地質情況探測主要包括：平面層理角度、巖體巖性及特征、圍巖級別、地下水情況、巖體破碎程；隧道的施工信息與施工效果主要為圍巖累計變形量及變形速率，隧道內變形破壞情況，隧道內變形破壞情況包括：初支剝落、掉塊，二襯開裂掉塊、鋼拱架扭曲、初支變形侵限。

進一步地，所述步驟S1中平面層理角度的探測，主要采用地質羅盤進行測量，對于現場采用地質羅盤難以測量的情況，采用電子掃描后，對層理角度進行測量。

進一步地，所述步驟S1中大變形等級判定方式如下：